Post on 24-Jun-2020
XXVIII Foro INIA de Colaboración Público-PrivadaAño Internacional de las Legumbres
“Leguminosas: Producción y consumo.Una revolución pendiente”
Co-evolución de leguminosas y microorganismos:¿selección natural para la mejora vegetal?”
Eulogio J. Bedmar
Departamento de Microbiología del Suelo y Sistemas Simbióticos
Estación Experimental del Zaidín, CSIC, Granada
Madrid, 15 de marzo de 2016
NO3-
-3 -2 -1 0 + 1 + 2 + 3 +4 +5
Compuestos orgánicos nitrogenados: aminoácidos, proteínas, etc
Desnitrificación
NH4+
N2
Fijación de N2
Nitrificación
Asimilación de amonio
Ciclo del N
Asimilación de nitratoMineralización
LA FIJACIÓN DE N2 SE LLEVA A CABOPOR BACTERIAS DIAZOTRÓFICAS
Bacterias en vida libreSuelos
Aguas
Sedimentos
Atmósfera
Bacterias asociadas a las raíces/endofitosMaíz
Caña de azúcar
Cebada
Trigo
etc.
Azospirillum
Azoarcus
Gluconacetobacter
Herbaspirillum
Azotobacter
Pseudomonas
BACTERIAS ENDOSIMBIÓTICAS
SIMBIOSIS RIZOBIO/LEGUMINOSA
SIMBIOSIS ACTINOBACTERIAS/PLANTAS NO LEGUMINIOSAS
SE CARACTERIZAN POR LA FORMACIÓN DE NÓDULOS DONDE SE LLEVA A CABO LA FIJACIÓN DEL NITRÓGENO ATMOSFÉRICO.
DESDE LOS NÓDULOS EL AMONIO FORMADOSE TRANSFIERE A LA PLANTA
¿Por qué las
leguminosas y no
otras plantas?
Co-evolución leguminosa-rizobio desdehace 50 millones de años
En 1888, Beijerinck fue el primero enaislar un microorganismo responsablede la formación de nódulos y de latransformación del nitrógeno del airecontenido en los poros del terreno.
“Bacillus radicicola ”
El primer rizobio
Rhizobium leguminosarum (1889) Frank
R. leguminosarum (1889)R. phaseoli (1926)R. trifolii (1926)R. meliloti (1926)
R. lupini (1931)
Agrobacterium en NicotianaRhizobium en Phaseolus
La primera etapa
Bradyrhizobium (1982)
R. leguminosarum (1889)
R. phaseoli (1926)R. trifolii (1926)R. meliloti (1926)R. japonicum (1926)
R. lupini (1931)
Rhizobium (1889)
R. loti (1982)
B. japonicum
Phyllobacterium (1984)
P. myrsinacearum (1984)
P. rubiacearum (1984)
Descubrimiento de nuevas especies
Nuevas especies de rizobios
Rhizobium (1889)
R. leguminosarum (1889)
R. lupini (1931)
Bradyrhizobium (1982) B. japonicum
R. loti (1982)
S. meliloti
S. fredii (1988)
S. xinjiangensis (1988)
A. caulinodans (1988)
R. galegae (1989)
R. huakuii (1991)
B. elkanii (1992)
R. etli (1993)
S. saheli (1994)
S. teranga (1994)
S. medicae (1996)
R. tianshanense (1995)
B. liaoningense (1995)
R. mediterraneum (1995)R. ciceri (1994)Azorhizobium (1988)
Sinorhizobium (1988)
Rhizobium (1889)
R. leguminosarum (1889)
Bradyrhizobium (1982) B. japonicum
Sinorhizobium (1988)S. melilotiS. fredii (1988)S. xinjiangensis (1988)
A. caulinodans (1988)
R. galegae (1989)
B. elkanii (1992)
R. etli (1993)
S. saheli (1994)
S. teranga (1994)
S. medicae (1996)
B. liaoningense (1995)Mesorhizobium (1997)M. loti
M. huakuii
M. tianshanense
R. giardinii (1997)R.gallicum (1997)
R. haiananense (1997)R. mongolense (1998)
R. huautlense (1998)
R. yanglingense (2001)
R. sullae (2002)
R. indigoferae (2002)R. loessense (2003)
A. undicola (1998)
B. yuanmingense (2003)
S. arboris (1999)
S. kummerowiae (2002)
S. morelense (2002)
S. kostiense (1999)S. adhaerens (2003)
M. amorphae (1999)
M. chacoense (2001)
M. plurifarium (1998)
M. mediterraneum
M. ciceri
Allorhizobium (1998)
Azorhizobium (1988)
B. betae (2004)
B. canariense (2005)
M. septentrionale(2004)
M. temperatum (2004)
Más especies de rizobios
Ampliar los hábitats en losque se han estudiado las leguminosas Prosopis alba forma nódulos con
Mesorhizobium chacoense en elChaco (Argentina )
Evolución de las técnicas de Biología Molecular
Rhizobium tubonense se haaislado de nódulos de Oxytropisglabra crecida en el Tíbet
Incremento continuo enel número de especies de rizobios
Buscar fuera de los nódulos
Bradyrhizobium betae (2004)
Bacillus radicicola (Beijerinck)
Los rizobios (orden Rhizobiales)Clase Alphaproteobacteria
1888
1889 Rhizobium leguminosarum (Frank)
Familias
Rhizobiaceae Bradyrhizobiaceae Phyllobacteriaceae Hyphomicrobiaceae
Rhizobium Bradyrhizobium Phyllobacterium Azorhizobium
Ensifer
Shinella
Mesorhizobium
2001
AÑO 2001. Bacterias no rizobios que nodulan leguminosas
Neptunia natans Lupinus sp.
Clase Género Epecie Leguminosa
Alphaproteobacteria
Blastobacter B. desnitrificans Aeschynomene indica
Devosia D. neptuniae Neptunia natans
Methylobacterium M. nodulans Carolaria glaucoides
C. perrottetii,
C. podocarpa
Ochrobacterium O. lupini Lupinus spp.
O. cytisi Cytisus
Betaproteobacteria
Burkholderia B. mimosarum Mimosa spp.
B. nodosa M. bimucronata y M.
scabella
B. phymatum Mimosa spp. y P. vulgaris
B. sabiae M. caesalpinifolia
B. tuberum Cyclopia spp.
Cupriavidus (Ralstonia) C. taiwanensis Mimosa
Hasta la fecha no ha demotrado nodulaciónde las leguminosas por Gammaprotobacteria
Efecto de la inoculación con rizobiosde la misma clase (Alphaprotobacteria)
PhaseolusRhizobium etliRhizobium phaseoli
Efecto de la inoculación con rizobiosde distinta clase filogenética
Phaseolus inoculada con
A: Burkholderia phymatum
B: Rhizobium etli
A B
BA
Strain NaCl (mM)NN
(per plant)
NDW
(g/ plant)
PDW
(g/ plant)
[N]
(mg/ plant)
Lb
(mg / g NFW)
R. tropici
CIAT988
0 166 ± 18a 0.135 ± 0.05a 1.75 ± 0.1a 68 ± 2a 7.20 ± 0.8a
25 150 ± 14a 0.124 ± 0.02a 1.31 ± 0.2b 39 ± 3c 6.13 ± 0.5b
35 110 ± 12b 0.08 ± 0.01b 1.04 ± 0.2c 25 ± 2d 5.73 ± 0.3b
B. phymatum
GR01N
0 96 ± 14b 0.128 ± 0.05a 1.73 ± 0.1a 68 ± 3a 7.13 ± 0.5a
25 98 ± 12b 0.122 ± 0.02a 1.63 ± 0.2a 58 ± 5a 6.84 ± 0.2a
35 93 ± 12b 0.117 ± 0.04a 1.51 ± 0.1b 50 ± 3b 6.54 ± 0.8a
Número de nódulos, peso seco, contenido en N y concentración deleghemogolobina de plantas de Phaseolus vulgaris inoculadas con B.phymatum GR01N o Rhizobium tropici CIAT899R.
ConclusiónLa co-evolución natural de
las leguminosas con bacterias endosimbióticas fijadoras de nitrógeno atmosférico permite la selección de los mejores
pares planta-bacteria para aumentar el rendimiento de
los cultivos